成果与项目的背景及主要用途： 我国智能电网建设中电力传输应对突发灾难导致大面积停电的手段匮乏，高 压输电线路常常由于洪水冲刷、线路覆冰、线路周围建筑施工等各种因素遭受不 同程度的影响和破坏，带来了巨大的经济损失。在长期无线网络研究的基础上根 据高压输电线路的布局和监测参数的特点，设计了一种层次型异构无线传感器网 络，克服了传统的基于移动通信网络监控系统带宽低、代价高、可扩展性差等缺 点，实现了全参数高压输电线路在线监测网络系统。该系统可广泛应用于高压输 电线路的在线监控中，对应对突发灾难、重要线路实时监控、智能电网等应用需 求提供有效手段，对提高电网智能化程度，保障电网稳定运行具有重大意义。尤 其适合中国穿越偏远地区的高压输电线路的在线监测。 技术原理与工艺流程简介：天津大学科技成果选编 98 该系统在国际上首次将异构无线传感器网络成功应用到高压输电线路在线 监控中，开创了无线传感器网络新的应用领域，该技术方案直接影响了国家电网 高压输电线路在线监测相关标准的制定。该系统已经在天津市某 220KV 高压输 电线路上得到示范应用。 本网络系统采用两层架构，底层是基于 IEEE 802.15.4 的 Zigbee 网络，负 责图像和标量数据的采集；骨干网为基于 IEEE 802.11 的多跳自组织网络，负责 数据的远距离可靠传输。具有可靠性高、可扩展性强、运行费用低等特点。技术 优势： (1) 抗毁性强。不依赖于任何预先部署的移动通信网络，完全依靠自身的自 组织功能。某个（几个）杆塔的倒塌不影响其它杆塔的数据采集。 (2) 多参数、全方位监控，可扩展性强。可随时增加和扩充各种类型的监测设备， 包括图片和视频。 (3) 监控网络通信带宽高，可支持实时视频和高清晰图片传输。 (4) 使用清洁能源（太阳能，电磁能）供电，解决了野外通信设备的供电问题。 (5) 一次性投资，安装方便，维护量小，并且没有高额通信费用。 应用领域：高压输电线路 技术转化条件：技术改造。整套系统费用为 120 万。 合作方式及条件：根据具体情况面议

针对输电线路参数在线测量方法存在不能对线路导纳参数及非对称输电线路参数进行测量的问题,提出了一种基于输电线路Ⅱ型模型的非对称输电线路参数在线测量新方法.该方法首先根据三相非对称输电线路的Ⅱ型模型,建立起线路参数计算的电路方程,然后针对该线路参数计算方程的欠定性,提出了一种独特的欠定方程求解方法.该方法通过对输电线路两端电压和电流进行多次测量,建立求解线路导纳参数的超定方程,应用复数域内的最小二乘法,推导出导纳参数的计算公式,并利用导纳参数,推导出线路阻抗参数计算公式.仿真结果表明,线路零序阻抗及导纳模误差分别为-0.011%,-0.119%,正序阻抗及导纳模误差分别为-0.005 1%,0.064%,远小于实际工程误差要求.该方法不仅可以求得输电线路的阻抗与导纳参数,以及线路的正序,负序,零序以及各序间的耦合参数,解决了线路参数在线测量法不能求解导纳及非对称线路参数的问题,还具有很高的计算精度,可为三相非对称输电线路参数的在线测量提供理论依据.

高压输电线路故障而引发停电，给人民生活、工业企业和国家造成了巨大的 经济损失。需要及时发现输电线路的隐患和缺陷，并进行修复，防患于未然，必 须对输电线进行定期的巡检。机器人是一种近距离巡检线路和修复缺陷的工具。 巡检机器人以高压输电线路的地线为作业路径，通过利用各种传感器的信息，获 得外部环境信息，实现自我定位，判定自身状态，按照运动轨迹规划产生系列运 动，完成巡检任务。主要成果包括: 1、巡检机器人的机电系统。巡检机器人的机械系统由双臂、轮爪、导轨和控制箱组成。电气系统

系统采用先进的在线监测技术、传感器技术、3G无线通信技术，通过安装于高压输电线路杆塔上的监控基站、多种监测传感器、多路监视摄像机、3G无线通信装置，实时/定时采集导线、地线、杆塔、绝缘子及金具等设备的各种运行状态信息，线路周围的环境微气象信息，以及各种设备和线路通道环境的实时视频信息，利用3G无线通信网络实时向远方地市供电公司/省电力公司输电线路运行监控中心传送，系统分析软件利用各种理论模型、依据试验结果和规程/标准，实时对现场运行数据进行分析、判断，给出预警/报警信息。运行管理人员在监控中心便可得到现场实测数据、预警/报警信息，看到现场实况视频，从而及时掌握高压输电线路运行状态，实施对高压输电线路的全面监控。   技术特点: 本系统具有高压输电线路远程在线监视、在线监测、在线监防、远程在线指挥四大功能，可大大提高高压输电线路的数字化运行管理水平，是实现“数字化输电线路” 建设、乃至“智能电网”建设的重要技术基础。    应用范围： 电力系统、铁路供电系统、通信系统、石油供电系统。  

成果与项目的背景及主要用途： 架空线路传输极限指可通过线路传输的最大功率上限。根据经验和计算发现， 重合闸可以减少停电，提高功率极限。当发生故障时，如果线路的功率低于功率天津大学科技成果选编 极限，线路正常工作；如果高于功率极限，故障两侧会失步，系统解列，发生大 停电。 技术原理与工艺流程简介： 据本技术生产相关产品，旨在通过采用专业的计算方法对系统重合闸部分进 行科学计算，依据判别可靠的评价体系对计算结果进行搜索寻优来指导专用控制 设备进行重合动作。通过一系列从方法、接口、体系到设备的有机结合来达到显 著扩大系统投资收益的效果。 按照本方法设计重合闸控制产品主要有以下特点： 第一、设备安装简易，制造模块化。重合闸时间整定设备，以一主多终端形 式安装，系统内安装一台计算主机，各线路两端安装重合闸控制终端。 第二、设备数据接口友好，价格合理。针对目前 PMU 设备已在电力系统内 广泛采用，本重合闸整定产品可充分利用已有设备的监测输出数据作为输入量， 避免重复加装精密设备，节约了大量成本。 第三、产品功能强大。该重合闸控制产品一方面对重合闸提供了一种更为科 学合理的控制手段，投入重合闸控制应用；另一方面其可以直接降低重合闸风险， 使线路传输功率显著提升。 第四、兼容性好，拓展性强。该控制方法根据使用方式的不同可以快速转变 为一种重合闸闭锁方式或连续保护控制过程中的一个控制步骤，与紧急控制、预 防控制等系统控制方法进行联协，实现对电力系统的综合控制，加强系统智能化 自愈、自动控制程度。 应用前景分析及效益预测： 产品按照单区域系统安排主机一台，单线路安排终端两台的基本架构方法。 按照主机预计加装费用 300 万元，单台控制终端加装费用 20 万元来计算。对于 一个区域系统仅监测 5 条主要输电网线的情况，按照单条主要网线平均规格 2*200km，每一百千米线路造价 2.5 亿元来计算，控制覆盖线路范围总造价 50 亿元。 设备加装费用 500 万元，占总投资额度的 1/1000 左右，并且每加装一条新 监控线路，新增加装费用占新增总投资费用的 1/2500。产品对主要监控的 5 条线 106天津大学科技成果选编 路带来直接功率上限提升收益为 6.5 亿元，对新增单条监控线路带来直接功率上 限提升收益为 1.3 亿元。 投用之后，在长期内，通过合理控制重合闸时间，使用相较现阶段重合时间 更长的重合时间，有望将重合不成功情况控制削减 5%～10%，改善永久性故障 重合冲击对系统绝缘的损耗 10%以上。加装设备后，由于降低冲击损耗带来的设 备使用寿命延长收益，主系统年均减缓耗损收益在 2000 万元以上。按照系统年 均故障时间 1576.8 分钟计算，有望缩短故障时间 100 分钟以上。 应用领域：电力系统超、特高压输电线路。 合作方式及条件：根据具体情况面议 10 高压电力系统保护理论及装置 11 分布式发电供能系统 12 含分布式电源的微电网关键技术 13 海上风电复合筒型基础与一步式整机安装技术

产品详细介绍可以测试长距离线路下金属性接地、高阻接地等各类故障，测试距离100km以上，可测试80KΩ的高阻接地故障。

研发阶段/n一种输电线路园锥刀盘铣挤除冰方法及装置，由一个箱体组成，箱体中有除冰单元、准停单元、开合单元、行走单元、蓄电池及高压取电单元和遥控控制单元。除冰单元采用园锥铣刀盘，以端面铣、斜面挤方法机械除冰，圆锥铣刀盘一方面做旋转运动，铣切输电线上的覆冰，另一方面在行走单元带动下以巡线方式沿输电线平移运动，挤掉铣刀盘铣切开的覆冰，达到快速高效除冰效果，有利于保护输电线路在除冰过程中免受损伤，利用高压输电导线的感应取电装置向蓄电池实时充电，提高了除冰装置的有效工作时间。

随着社会的发展和人们对生态环境的愈加重视，控制噪声与电磁环境，已成为电网可持续发展和保障民生的重大问题。交流输电线路的电磁环境主要包括工频电场、工频磁场、无线电干扰和可听噪声，直流输电线路的电磁环境主要包括直流合成场、离子流、直流磁场、无线电干扰和可听噪声。项目开展复杂环境条件下，如湿度、降雨、沙尘、高海拔等多因素协同影响下，交、直流输电线路电晕放电特性及放电机理研究，提出电晕效应计算模型。

自从20世纪初发明三相交流输电以来，采用高压和超高压架空输电线是长距离输配电能的主要方式，定期巡检是高压架空输电线路安全稳定的运行的重要保证。鉴于高压输电线路检测工作的重要性和艰苦性，开发一种可以替代或部分替代巡线工人进行巡检作业的新型设备一直是国内外相关研究领域的研究热点之一。 基于长臂猿仿生结构的三臂式高压输电线路巡检作业机器人，在自主工作和地面控制平台远程操作两种工作模式下，能够沿110kV-500kV输电线路相线行驶，可以基本取代传统的线路巡检方式，完成部分或全部巡检的任务。机器人能够以不小于1.2km/h的平均速度自动行驶并跨越直线段上的防震锤、间隔棒等线路设备，在地面控制平台的操控下，具备跨越耐张杆塔功能。 巡检过程中，机器人可记录和保存相对线路的GPS信息，所得图像与数据可存储于机器人本体内并与地面控制平台之间进行无线通信传输。机器人本体搭载不同的巡检设备，采用模块化接口，可方便更换如红外成像仪、可见光云台、激光测距仪等巡检设备。在行驶过程中，机器人可实时监测能耗和动态规划巡检任务，同时具备在线取电装置和充电模块，满足长距离的巡检需求。 机器人主要功能及技术参数 三臂式高压输电线路巡检作业机器人平台系统具有搭载各种作业工具，自动跨越架空线路各种障碍，并能完成相应作业的功能。具体技术参数为： 1、能够在 110kV-500kV 架空输电线路环境下稳定、可靠行走，自动跨越防震锤、悬垂线夹、间隔棒、接续管等障碍物。 ① 自动行驶时，行走速度不低于1.2km/h； ② 采用50AH锂电池供电，持续工作时间≥3.5小时； ③ 机器人本体重量≤40kg，最小尺寸（长×宽×高）1300×530×850mm； ④ 机器人可跨越线路各种障碍，进行带电作业； ⑤ 能够爬坡度不低于 40°的线路，并且满足超高压输电线路安全规程要求。 2、移动作业机器人平台在无线远程监控下，沿架空线路行走与越障。远程监控系统检测距离≥500米。机器人能够将作业信息、路线监测信息（红外录像）、电池监控信息等下传到地面基站。 创新点 本项目研究以双ARM为控制核心、基于仿生结构特征的架空线路移动作业机器人平台。该机器人平台能够在自身携带的控制系统下稳定可靠的在线路上运行，并能自主跨越线路中的各种障碍（线锤、线夹、跳线等），可以完全取代原有的线路作业方式，完成部分或全部线路作业任务。该项目与国内外类似研究相比较具有以下特色和创新点： 1）基于仿生学理论与方法，结合长臂猿骨骼结构的特征与长臂组成及比例参数，提出了一种具有长臂猿骨骼特征的架空线路移动作业机器人悬挂臂结构，实现了机器人平台挂线稳定行走与越障功能。 2）开发研制了一种三臂式全驱动架空线路移动作业机器人平台，该平台爬坡角度大于50°，能够在控制系统的配合下自主协调跨越线路中的防震锤、间隔棒、线夹等障碍，在人工辅助下，能够稳定跨越引流线和绝缘子等跳线障碍。 3）机器人平台控制系统采用双ARM为控制核心，提出了一种双ARM主副热备份互容错启动控制技术。集成了多传感器信息融合容错技术、双备份容错技术和电磁干扰容错技术等多重容错技术，提高了系统的稳定性与可靠性。 4）建立了传感器的信息融合规则和状态检测比对策略，研制了基于规则库的多传感器信息融合专家控制系统，从而提高了控制系统的响应效率和容错可靠性。 5）开发设计了机器人平台智能型在线取电与不间断电源管理系统，实现了机器人平台移动作业的智能充电与自主管理功能。 成果社会效益及应用： 该项目研究以双ARM为控制核心、基于仿生结构特征的架空线路移动作业机器人平台。该机器人平台能够在自身携带的控制系统下稳定可靠地在线路上运行，并能自主跨越线路中的各种障碍（线锤、线夹、跳线等），可以完全取代原有的线路作业方式，完成部分或全部线路作业任务。 该机器人平台能够实现跨越安装于导线上的防震锤、间隔棒、悬垂线夹、修补管等线路设备，具备跨越耐张杆塔功能；控制采用双ARM为控制核心，提出了一种双ARM主副热备份互启动容错控制技术；集成了多传感器信息融合容错技术、双备份容错技术和电磁干扰容错技术等多重容错技术，提高了系统的稳定性与可靠性；建立了传感器的信息融合规则和状态检测比对策略，研制了基于规则库的多传感器信息融合专家控制系统，从而提高了控制系统的响应效率和容错可靠性；开发设计了机器人平台智能型在线取电与不间断电源管理系统，实现了机器人平台移动作业的智能充电与自主管理功能。因此具有很好的推广应用价值。 该成果通过在山东众域电气科技有限公司实施，产生了良好的效果，为其他企业提供了可靠的技术平台和经验。本成果将进一步扩大其使用范围，在架空线路检测与维护作业中发挥更有效的作用。 

项目联合所对接的企业“北京象新力科技有限公司”，产学合作，积极开发建设了虚拟仿真实验课程“台风灾害下输电线路风险评估虚拟仿真实验”，对接国家虚拟仿真实验教学课程共享平台（iLab实验空间），申报了国家虚拟仿真实验金课，服务电气工程专业学生数超过1500人，同时资源面向社会开放，总浏览量近两万次，总使用量逾三千人次，使得学校在线信息化实践教学能力明显提升。